使用串聯(lián)雙吸附塔的煙氣脫硫脫硝方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及采用串聯(lián)雙活性炭吸附塔(也稱作反應(yīng)塔)的煙氣脫硫脫硝方法和裝置。更具體地說，本發(fā)明涉及采用串聯(lián)雙活性炭吸附塔并且在活性炭吸附塔的上游或前端對煙氣(燒結(jié)煙氣)同時采用了噴水降溫及兌冷風(fēng)降溫的措施來控制吸附塔中活性炭床層的溫度在I1?160°C范圍，優(yōu)選控制在120?150°C范圍的方法，以及在吸附塔中多(位)點噴氨的方法，這些屬于燒結(jié)煙氣處理領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]對于工業(yè)煙氣、尤其鋼鐵工業(yè)的燒結(jié)機煙氣而言，采用包括活性炭吸附塔和解析塔的大型干法脫硫、脫硝裝置和工藝是比較理想的。
[0003]活性炭煙氣凈化技術(shù)具有能夠同時脫硫脫硝、實現(xiàn)副產(chǎn)物資源化、吸附劑可循環(huán)使用、脫硫脫硝效率高等特點，是非常具有發(fā)展前景的脫硫脫硝一體化技術(shù)。在包括活性炭吸附塔和解析塔(或再生塔)的脫硫、脫硝裝置中，活性炭吸附塔用于從燒結(jié)煙氣或廢氣(尤其鋼鐵工業(yè)的燒結(jié)機的燒結(jié)煙氣)吸附包括硫氧化物、氮氧化物和二惡英在內(nèi)的污染物，而解析塔用于活性炭的熱再生。
[0004]活性炭法煙氣凈化技術(shù)具有同時脫硫脫硝的功能，此工藝包含的主體設(shè)備有吸附塔、再生塔及活性炭輸送裝置。相對于NOx而言，SO2更容易脫除，正常情況下一組吸附塔即可得到高達90%的脫硫率，但脫硝率較低。
[0005]另外，對于高度到達幾十米的脫硫脫硝塔，吸附塔內(nèi)活性炭床層的溫度控制面臨巨大的挑戰(zhàn)。
[0006]對于活性炭法煙氣凈化技術(shù)而言，活性炭吸附塔內(nèi)活性炭床層的正常工作溫度為110?160°C，優(yōu)選控制在120?150。。。
[0007]—方面，為了防止床層中的活性炭燃燒，嚴(yán)格控制活性炭床層溫度低于165°C、優(yōu)選低于160°C、更優(yōu)選低于150°C。這是因為，雖然活性炭的燃點在430°C左右，然而在活性炭表面發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)一般為放熱反應(yīng)，且煙氣中的粉塵中含有少量易燃、助燃物質(zhì)，并且活性炭本身也夾帶易燃性粉塵。如果沒有嚴(yán)格控制吸附塔內(nèi)的溫度，則這些易燃性物質(zhì)或易燃性粉塵的存在隨時造成安全隱患，輕則可能導(dǎo)致幾十米高的吸附塔內(nèi)活性炭自燃，嚴(yán)重則導(dǎo)致粉塵爆炸，這兩種事故的出現(xiàn)對于大型的脫硫脫硝塔裝置而言都是災(zāi)難性的。所以，為了安全起見，一般設(shè)置活性炭床層溫度報警溫度為165°C。燒結(jié)原煙氣經(jīng)增壓風(fēng)機加壓后溫度一般為100°C -220°C、更一般為110-180°C之間，而且燒結(jié)煙氣中氧含量高，塔內(nèi)活性炭表面氧化后床層溫度會比進口煙氣溫度高出5-15°C，因此為了確保脫硫脫硝裝置的安全運行，需要對活性炭床層溫度進行控制。此外，吸附塔停運前，須保持塔內(nèi)活性炭床層溫度低于80°C，此時需對活性炭床層進行冷卻降溫，因此為了確保安全停運，也須對活性炭床層溫度進行控制。
[0008]另一方面，需要嚴(yán)格控制活性炭床層溫度高于或不低于110°C、優(yōu)選高于或不低于120°C、更優(yōu)選高于或不低于125°C。這是因為，如果床層溫度低于110°C、尤其低于100°C，則進入床層內(nèi)的燒結(jié)煙氣中所含的水蒸汽的溫度接近露點(或凝結(jié)點)，極易變成水并且與硫氧化物反應(yīng)變成強腐蝕性的酸，導(dǎo)致裝置的嚴(yán)重腐蝕并且嚴(yán)重降低脫硝、脫硝的效果。
[0009]傳統(tǒng)的煙氣降溫方法為向煙氣中噴水降溫。這種冷卻方法在系統(tǒng)正常運行時能有效控制活性炭床層溫度，但用于系統(tǒng)停運前降溫會導(dǎo)致煙氣濕度過高，導(dǎo)致活性炭會吸附煙氣中大量水蒸氣，降低了活性炭低溫脫硝活性。
[0010]通常，活性炭法煙氣凈化技術(shù)具有脫硫脫硝率高、副產(chǎn)物可資源化利用、活性炭可循環(huán)使用等特點，其脫硫脫硝的原理如下:
[0011 ] 在活性炭的表面SO2被氧化吸收形成硫酸，其反應(yīng)式:
[0012]2S02+02+2H20 — 2H2S04
[0013]如果在煙氣中噴入少量氨，可加快SO2的吸收，其反應(yīng)式:
[0014]NH3+H2S04 — NH4HSO4
[0015]但是，為了在脫硫的同時達到脫硝的效果，一般會在吸附塔煙氣入口處噴射較多的氨，既要滿足脫硫所需的氨，同時滿足脫硝所需的氨。脫硝反應(yīng)式為:
[0016]4N0+02+4NH3 — 4N2+6H20
[0017]與此同時在吸附塔內(nèi)還存在以下的副反應(yīng):
[0018]2NH3+H2S04 — (NH4) 2S04
[0019]而且SO2與NH3的反應(yīng)速率比NO與NH3的反應(yīng)速率更快，SO2的存在抑制了脫硝反應(yīng)的進行。另外，煙氣中的S03、HF、和HCl也會和NH3反應(yīng)，對于脫硝而言，這些副反應(yīng)會大大增加了氨氣的用量，增加了運行成本。
[0020]為了得到更高的脫硝率，可對吸附塔進行多級串聯(lián)是努力的方向，最終實現(xiàn)污染物達標(biāo)排放。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0021]本發(fā)明的目的是對吸附塔進行多級串聯(lián)，以便得到更高的脫硝率，最終實現(xiàn)污染物達標(biāo)排放。
[0022]同時，本發(fā)明還提供一種活性炭床層溫度的控制方法，可以確保系統(tǒng)在運行及停運時實現(xiàn)安全有效的溫度控制，防止事故發(fā)生。在活性炭吸附塔的上游或前端對煙氣(燒結(jié)煙氣)同時采用了噴水降溫及兌冷風(fēng)降溫的措施來控制吸附塔中活性炭床層的溫度在110?160°C范圍，優(yōu)選控制在120?150°C范圍的方法。
[0023]本申請使用的活性炭床層溫度控制方法同時采用了對煙氣進行噴水降溫及兌冷風(fēng)降溫。吸附塔正常工作時，如果活性炭床層溫度高于150°C，則利用吸附塔之前、增壓風(fēng)機之后設(shè)置的噴水點，向原煙氣中噴入霧化水對煙氣進行降溫，從而降低活性炭床層溫度。所噴的工藝水的量由煙氣量及煙氣溫度決定。
[0024]吸附塔正常停運或在事故情況下(裝置因故障或維護需要停機，或水冷系統(tǒng)故障時)，為了在不增加塔內(nèi)濕度的條件下降低吸附塔內(nèi)溫度，關(guān)閉工藝水降溫系統(tǒng)，將原煙氣擋板關(guān)閉，打開冷風(fēng)閥，向煙道中通入冷空氣，從而降低吸附塔內(nèi)活性炭床層溫度。
[0025]另外，本發(fā)明還使用在活性炭吸附塔中多位點噴射空氣稀釋氨氣的手段，它一方面用于同時兼顧脫硫和脫硝的作用，另一方面，也協(xié)助吸附塔內(nèi)溫度的調(diào)節(jié)和/或控制。也可以說，作為本發(fā)明的優(yōu)選的方案，采用三種手段或措施來控制吸附塔內(nèi)的煙氣溫度，以便在理想的煙氣溫度下進行吸附。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的第一個實施方案，提供包括串聯(lián)雙吸附塔的脫硫脫硝裝置，它包括
[0027]I)串聯(lián)的第一吸附塔和第二吸附塔，
[0028]2)活性炭再生塔(或解析塔)，
[0029]3)在第一吸附塔的煙氣輸入口上游的原煙氣輸送煙道，在該煙道上設(shè)有冷風(fēng)入口(PD和/或工藝水噴嘴(P2)，
[0030]4) 一級煙氣管道，它的前端連接于第一吸附塔的煙氣出口和它的后端經(jīng)由第二擋板門連接于第二吸附塔的進氣室，
[0031]5) 二級凈煙氣管道，它的前端連接于第一吸附塔的煙氣出口和它的后端經(jīng)由第三擋板門連通至排放煙囪，
[0032]6)三級凈煙氣管道，它的前端連接于第二吸附塔的煙氣出口和它的后端經(jīng)由第四擋板門連通至排放煙囪，和
[0033]7)氨氣輸送管路,其中:在氨氣輸送管路上(例如中段位置)設(shè)有一種氨氣與空氣混合裝置(M)，該氨氣輸送管路的后端分別連通至原煙氣輸送煙道和一級煙氣管道和/或延伸到第一吸附塔和/或第二吸附塔內(nèi)并且在氨氣輸送管路的末端安裝了氨氣噴嘴，或從該氨氣輸送管路的末段上分出多個氨氣支路，這些支路分別連通至原煙氣輸送煙道和一級煙氣管道以及任選地連接到位于第一吸附塔和第二吸附塔的進氣室內(nèi)的一個或多個氨氣噴嘴和任選的位于第一吸附塔或第二吸附塔的各活性炭床層之間的間隙空間中的多個氨氣噴嘴或噴氨管陣列(如106a和106b);例如，將稀釋氨氣(例如經(jīng)由氨氣閥門I)通入第一吸附塔的原煙氣輸入管道中和任選地(例如經(jīng)由氨氣閥門2)通入第二吸附塔的一級煙氣管道中以及任選地通入到第一吸附塔和/或第二吸附塔內(nèi)；
[0034]其中原煙氣的煙道經(jīng)由第一擋板門連通到第一吸附塔的進氣口，從第一吸附塔的出氣口引出的排氣煙道被分成第一支路(即一級煙氣管道)和第二支路(即二級煙氣管道)兩個支路，其中第一支路(即一級煙氣管道)經(jīng)由第二擋板門連通到第二吸附塔的進氣口，第二支路(即二級煙氣管道)經(jīng)由第三擋板門連通至排放煙囪，
[0035]從第二吸附塔的出氣口引出的排氣煙道經(jīng)由第四擋板門連通至上述排放煙囪，
[0036]從第一吸附塔的底部排出的活性炭通過第三(3#)活性炭輸送機被輸送到再生塔的頂部，從再生塔的底部排出的再生活性炭經(jīng)過振動篩篩分之后所獲得的粗活性炭顆粒通過第一(1#)活性炭輸送機被輸送到第一吸附塔和/或第二吸附塔的頂部，從第二吸附塔的底部排出的活性炭通過第二(2#)活性炭輸送機被輸送到第一吸附塔的頂部。
[0037]優(yōu)選的是，第一吸附塔和第二吸附塔分別具有一個或多個活性炭床層，優(yōu)選2-5個床層。
[0038]第一吸附塔與第二吸附塔彼此具有相同或不同的結(jié)構(gòu)和尺寸。
[0039]優(yōu)選的是，在第一吸附塔和/或第二吸附塔的進氣室內(nèi)設(shè)有氨氣噴嘴，更優(yōu)選的是，在第一吸附塔和/或第二吸附塔的進氣室內(nèi)設(shè)有氨氣噴嘴以及在第一吸附塔(I)和/或第二吸附塔中各個床層之間的間隙空間中排列了噴氨管陣列(如106a和106b)。(稀釋)氨氣輸送管路的各個支路分別與這些噴嘴相連接。
[0040]根據(jù)本發(fā)明的第二個實施方案，提供包括串聯(lián)雙吸附塔的脫硫脫硝裝置，它包括
[0041]I)串聯(lián)的第一吸附塔和第二吸附塔，
[0042]2)活性炭再生塔(或解析塔)，
[0043]3)在第一吸附塔的煙氣輸入口上游的原煙氣輸送煙道，
[0044]4) 一級煙氣管道，它的前端連接于第一吸附塔的煙氣出口和它的后端經(jīng)由第二擋板門連接于第二吸附塔的進氣室，
[0045]5) 二級凈煙氣管道，它的前端連接于第一吸附塔的煙氣出口和它的后端經(jīng)由第三擋板門連通至排放煙囪，
[0046]6)三級凈煙氣管道，它的前端連接于第二吸附塔的煙氣出口和它的后端經(jīng)由第四擋板門連通至排放煙囪，和
[0047]7)氨氣輸送管路,其中:在該氨氣輸送管路上(例如中段位置)設(shè)有一種氨氣與空氣混合裝置(M)，該氨氣輸送管路的后端分別連通至原煙氣輸送煙道和一級煙氣管道和/或延伸到第一吸附塔和第二吸附塔內(nèi)并且在氨氣輸送管路的末端安裝了氨氣噴嘴，或從該氨氣輸送管路的末段上分出多個氨氣支路，這些支路分別連通至原煙氣輸送煙道和一級煙氣管道以及任選地連接到位于第一吸附塔和第二吸附塔的進氣室內(nèi)的一個或多個氨氣噴嘴和任選的位于第一吸附塔或第二吸附塔的各活性炭床層之間的間隙空間中的多個氨氣噴嘴或噴氨管陣列(如106a和106b);例如，將稀釋氨氣(例如經(jīng)由氨氣閥門I)通入第一吸附塔的原煙氣輸入管道中和任選地(例如經(jīng)由氨氣閥門2)通入第二吸附塔的一級煙氣管道中以及任選地通入到第一吸附塔和/或第二吸附塔內(nèi)；
[0048]其中原煙氣的煙道經(jīng)由第一擋板門連通到第一吸附塔的進氣口，從第一吸附塔的出氣口引出的排氣煙道被分成第一支路(即一級煙氣管道)和第二支路(即二級煙氣管道)兩個支路，其中第一支路(即一級煙氣管道)經(jīng)由第二擋板門連通到第二吸附塔的進氣口，第二支路(即二級煙氣管道)經(jīng)由第三擋板門連通至排放煙囪，
[0049]從第二吸附塔的出氣口引出的排氣煙道經(jīng)由第四擋板門連通至上述排放煙囪，
[0050]從第一吸附塔的底部排出的活性炭通過第三(3#)活性炭輸送機被輸送到再生塔的頂部，從再生塔的底部排出的再生活性炭經(jīng)過振動篩篩分之后所獲得的粗活性炭顆粒通過第一(1#)活性炭輸送機被輸送到第一吸附塔和/或第二吸附塔的頂部，從第二吸附塔的底部排出的活性炭通過第二(2#)活性炭輸送機被輸送到第一吸附塔的頂部；
[0051]8)在原煙氣輸送煙道的上游位置P I上設(shè)有的冷風(fēng)入口，和在原煙氣煙道的下游位置P2上設(shè)有的工藝水噴嘴；
[0052]9)與Pl位置上的冷風(fēng)入口相連通的冷風(fēng)機；
[0053]10)與P2位置上的工藝水噴嘴相連通的工藝水輸送管道，優(yōu)選的是，該工藝水輸送管道的另一端連接至制酸區(qū)的含氨廢水貯罐，或該工藝水輸送管道的另一端分出一個支路并且連接至制酸區(qū)的含氨廢水貯罐；和
[0054]11)位于Pl和P2位置之間的增壓風(fēng)機。
[0055]優(yōu)選的是，第一吸附塔和第二吸附塔分別具有一個或多個活性炭床層，優(yōu)選2-5個床層。
[0056]第一吸附塔與第二吸附塔彼此具有相同或不同的結(jié)構(gòu)和尺寸。
[0057]優(yōu)選的是，在第一吸附塔和/或第二吸附塔的進氣室內(nèi)設(shè)有氨氣噴嘴，更優(yōu)選的是，在第一吸附塔和/或第二吸附塔的進氣室內(nèi)設(shè)有氨氣噴嘴以及在第一吸附塔和/或第二吸附塔中各個床層之間的